KR102368797B1 - Carrier unit and substrate processing system having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 캐리어 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 기판 처리 시스템은, 외부로부터 공압이 전달되는 공압 포트와, 공압 포트에 전달된 공압을 회전 구동력으로 변환하는 동력변환부와, 동력변환부에 의해 회전하는 캐리어 헤드를 포함하며, 기판을 탑재한 상태로 화학 기계적 연마 공정을 행하는 캐리어 유닛과; 캐리어 헤드가 공압에 의해 회전하는 동안 캐리어 헤드를 세정하는 세정 유닛을; 포함하는 것에 의하여, 세정 유닛의 구조 및 사이즈를 간소화하면서 캐리어 헤드의 세정 효과를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a carrier unit and a substrate processing system having the same, comprising: a pneumatic port to which pneumatic pressure is transmitted from the outside; a power conversion unit converting pneumatic pressure transmitted to the pneumatic port into rotational driving force; a carrier unit including a carrier head rotated by the unit and performing a chemical mechanical polishing process with a substrate mounted thereon; a cleaning unit for cleaning the carrier head while the carrier head is rotated by pneumatic pressure; By including, it is possible to obtain an advantageous effect of increasing the cleaning effect of the carrier head while simplifying the structure and size of the cleaning unit.
Description
본 발명은 캐리어 유닛을 구비한 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 캐리어 유닛을 세정하는 세정 유닛의 구조를 간소화할 수 있으며, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시킬 수 있는 캐리어 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing system having a carrier unit, and more particularly, to a carrier unit capable of simplifying the structure of a cleaning unit for cleaning the carrier unit and improving space utilization and design freedom, and a carrier unit having the same It relates to a substrate processing system.
반도체 소자는 미세한 회로선이 고밀도로 집적되어 제조됨에 따라, 이에 상응하는 정밀 연마가 웨이퍼 표면에 행해질 수 있어야 한다. 웨이퍼의 연마를 보다 정밀하게 행하기 위해서는 기계적인 연마 뿐만 아니라 화학적 연마가 병행되는 화학 기계적 연마 공정(CMP공정)이 수행될 수 있다.As the semiconductor device is manufactured by integrating fine circuit lines with high density, a corresponding precision polishing must be performed on the wafer surface. In order to more precisely polish the wafer, a chemical mechanical polishing process (CMP process) in which not only mechanical polishing but also chemical polishing is performed may be performed.
화학 기계적 연마(CMP) 공정은 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 웨이퍼 표면의 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 웨이퍼 표면 거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 웨이퍼의 표면을 정밀 연마 가공하는 공정이다. The chemical mechanical polishing (CMP) process is a wide area planarization that removes the height difference between the cell area and the surrounding circuit area due to the unevenness of the wafer surface that is generated while repeatedly performing masking, etching, and wiring processes during the semiconductor device manufacturing process, and is used for circuit formation. It is a process of precision polishing the surface of a wafer in order to improve the surface roughness of the wafer due to contact/wiring film separation and high-integration device.
이러한 CMP 공정은 웨이퍼의 공정면이 연마 패드와 마주보게 한 상태로 상기 웨이퍼를 가압하여 공정면의 화학적 연마와 기계적 연마를 동시에 행하는 것에 의해 이루어지고, 연마 공정이 종료된 웨이퍼는 캐리어 헤드에 의하여 파지되어 공정면에 묻은 이물질을 세정하는 세정 공정을 거치게 된다.The CMP process is performed by simultaneously performing chemical polishing and mechanical polishing of the process surface by pressing the wafer with the process surface of the wafer facing the polishing pad, and the wafer after the polishing process is held by a carrier head. It goes through a cleaning process to clean foreign substances on the process surface.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정은 로딩 유닛(20)에서 웨이퍼가 화학 기계적 연마 시스템(X1)에 공급되면, 웨이퍼(W)를 캐리어 헤드(S1, S2, S1', S2'; S)에 밀착된 상태로 정해진 경로(Po)를 따라 이동(66-68)하면서 다수의 연마 정반(P1, P2, P1', P2') 상에서 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 것에 의해 이루어진다. 화학 기계적 연마 공정이 행해진 웨이퍼(W)는 캐리어 헤드(S)에 의하여 언로딩 유닛의 거치대(10)로 이전되고, 그 다음의 세정 공정이 행해지는 세정유닛(X2)으로 이전하여 다수의 세정 모듈(70)에서 웨이퍼(W)에 묻은 이물질을 세정하는 공정이 행해진다.That is, as shown in FIG. 1, in general, in the chemical mechanical polishing process of the wafer, when the wafer is supplied to the chemical mechanical polishing system X1 in the
이와 같이, 각 연마 정반(P1, P2, P1', P2')에서 연마가 완료된 웨이퍼(W)는, 이송 경로(Po)를 따라 이동하는 캐리어 헤드(S)에 의하여 언로딩 유닛의 거치대(10)에 언로딩된 후, 세정 모듈(70)로 이송되어 세정된다.In this way, the wafer W, which has been polished on each polishing platen P1, P2, P1', P2', is transferred to the
최근에는 웨이퍼의 연마층 두께를 보다 정교하게 조절하기 위하여 하나의 웨이퍼에 대하여 여러 단계의 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 화학 기계적 연마 시스템이 대한민국 공개특허공보 제2004-75114호 등에서 제안되고 있다. Recently, in order to more precisely control the thickness of the polishing layer of the wafer, a chemical mechanical polishing system in which a chemical mechanical polishing process of several steps is performed on one wafer has been proposed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-75114 or the like.
특히, 본 출원인이 제안하여 특허등록된 대한민국 등록특허공보 제10-1187102호에 따르면, 무한 궤도 경로의 트랙을 따라 캐리어 유닛에 전원 저장 장치를 구비하지 않고 외부의 전원에 의해 이동하고, 캐리어 유닛이 연마 정반 상에 도달하면, 도킹 유닛이 캐리어 유닛에 도킹하여 도킹 유닛으로부터 회전 구동력과 공압을 캐리어 유닛에 공급하여 웨이퍼를 가압하면서 회전시키고 리테이너 링을 가압한다. 즉, 캐리어 유닛이 연마 정반 상에 도달하면, 도킹 유닛이 캐리어 유닛에 도킹(결합)됨에 따라, 웨이퍼를 회전 구동시키는 회전 구동력과 웨이퍼를 하방으로 가압하기 위한 공압이 캐리어 유닛으로 전달되게 된다.In particular, according to Korean Patent No. 10-1187102, proposed by the present applicant and registered for a patent, the carrier unit moves by an external power source without a power storage device in the carrier unit along the track of the caterpillar path, and the carrier unit Upon reaching the polishing platen, the docking unit docks with the carrier unit and supplies rotational driving force and pneumatic pressure from the docking unit to the carrier unit to rotate while pressing the wafer and press the retainer ring. That is, when the carrier unit arrives on the polishing platen, as the docking unit is docked (coupled) to the carrier unit, the rotational driving force for rotating the wafer and the pneumatic pressure for pressing the wafer downward are transmitted to the carrier unit.
이와 같이, 캐리어 유닛의 외부에서 도킹 유닛을 통해 구동력과 공압을 전달받도록 하는 것에 의하여, 경로를 따라 이동하는 캐리어 유닛에는 공압과 전원 장치를 구비하지 않아, 캐리어 유닛의 이동에 따라 이를 이동시키는 데 필요한 전기 배선의 꼬임을 자연적으로 방지하면서도, 캐리어 유닛을 경량화하여 이동에 필요한 동력을 최소화할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.In this way, by receiving the driving force and the pneumatic pressure from the outside of the carrier unit through the docking unit, the carrier unit moving along the path does not include the pneumatic and power supply devices, which are necessary to move it according to the movement of the carrier unit. It is possible to obtain the advantage of minimizing the power required for movement by reducing the weight of the carrier unit while naturally preventing twisting of the electrical wiring.
한편, 캐리어 헤드의 로딩면(저면)에 이물질이 잔존하게 되면, 캐리어 헤드에 로딩되는 웨이퍼이 잔류된 이물질에 의해 오염되거나 손상(예를 들어, 스크래치 발생)될 수 있기 때문에, 캐리어 헤드에 웨이퍼가 로딩되기 전에 캐리어 헤드의 로딩면이 미리 세정될 수 있어야 한다.On the other hand, when foreign substances remain on the loading surface (bottom surface) of the carrier head, the wafer loaded on the carrier head may be contaminated or damaged (eg, scratched) by the remaining foreign substances, so that the wafer is loaded onto the carrier head. It must be possible to pre-clean the loading surface of the carrier head before it is applied.
이를 위해, 기존에는 웨이퍼가 로딩되는 로딩 유닛에서 캐리어 헤드가 웨이퍼를 로딩하기 전에 캐리어 헤드의 로딩면이 세정 유닛에 의하여 미리 세정될 수 있도록 한 방안이 제시된 바 있다.To this end, a method has been proposed in which the loading surface of the carrier head can be cleaned in advance by the cleaning unit before the carrier head loads the wafer in the loading unit in which the wafer is loaded.
도 2를 참조하면, 기존 세정 유닛(80)은 캐리어 헤드(S)의 로딩면을 향해 세정 유체를 분사 가능한 복수개의 분사 노즐(82)을 포함하며, 로딩 유닛(LU)에 웨이퍼(W)가 로딩되는 동안에는 로딩을 방해하지 않는 위치(로딩 유닛의 외측 영역)에 배치되어 있다가, 로딩 유닛에 웨이퍼(W)을 로딩된 이후에는 로딩 유닛의 상부 위치(캐리어 헤드의 하부 위치)로 이동하도록 구성된다.Referring to FIG. 2 , the
이때, 캐리어 헤드(S)의 로딩면에 잔류된 이물질을 효과적으로 제거하기 위해서는, 세정 유체가 분사되는 세정 유닛에 대해 캐리어 헤드가 회전하는 상태로 캐리어 헤드의 세정이 행해질 수 있어야 한다.In this case, in order to effectively remove foreign substances remaining on the loading surface of the carrier head S, the carrier head must be cleaned while the carrier head is rotating with respect to the cleaning unit to which the cleaning fluid is sprayed.
그런데, 캐리어 헤드(S)가 로딩 유닛(LU)의 상부 위치에 배치된 상태에서, 캐리어 헤드(S)에는 웨이퍼를 흡착하기 위한 공압만이 공급될 수 있고, 캐리어 헤드(S)의 회전에 필요한 회전 구동력이 공급될 수 없다. 따라서, 기존에는 세정 유닛에 별도의 회전 장치(예를 들어, 모터 또는 회전력 전달 벨트)(83)를 마련하고, 캐리어 헤드(S)의 회전이 정지된 상태에서 세정 유닛(80)을 회전시키면서 캐리어 헤드(S)의 세정이 행해지도록 하였다.However, in a state in which the carrier head S is disposed at an upper position of the loading unit LU, only pneumatic pressure for adsorbing the wafer may be supplied to the carrier head S, which is necessary for rotation of the carrier head S. Rotational driving force cannot be supplied. Accordingly, conventionally, a separate rotating device (eg, a motor or a rotational force transmission belt) 83 is provided in the washing unit, and the carrier head S is rotated while the
이와 같이, 기존에는 세정 유닛(80)에 별도의 회전 장치(83)를 마련해야 하기 때문에, 불가피하게 세정 유닛(80)의 사이즈(예를 들어, 두께)가 커지고, 공간활용성 및 설계자유도가 저하되는 문제점이 있다. 특히, 세정 유닛(80)은 로딩 유닛의 외측 영역에 배치되어 있다가, 로딩 유닛(LU)의 상부 위치로 이동하도록 구성되기 때문에, 세정 유닛(80)의 사이즈(T1)가 커지고 구조가 복합해질수록 로딩 유닛 근처에서의 공간효율성 및 설계 자유도가 저하되는 문제점이 있다.As described above, since it is necessary to provide a separate
이에 따라, 최근에는 세정 유닛의 구조 및 사이즈를 간소화하면서 캐리어 헤드의 세정 효과를 높이기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.Accordingly, in recent years, various studies have been made to increase the cleaning effect of the carrier head while simplifying the structure and size of the cleaning unit, but development thereof is still insufficient.
본 발명은 캐리어 유닛을 세정하는 세정 유닛의 구조를 간소화할 수 있으며, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시킬 수 있는 캐리어 유닛 및 이를 구비한 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a carrier unit capable of simplifying the structure of a cleaning unit for cleaning a carrier unit, improving space utilization and design freedom, and a substrate processing system having the same.
특히, 본 발명은 캐리어 헤드가 로딩 유닛에 배치된 상태에서 캐리어 헤드에 공급되는 공압을 이용하여 캐리어 헤드를 회전시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In particular, an object of the present invention is to enable the carrier head to be rotated using pneumatic pressure supplied to the carrier head in a state in which the carrier head is disposed on a loading unit.
또한, 본 발명은 캐리어 헤드에 기판이 로딩되기 전에 캐리어 헤드에 존재하는 이물질을 효과적으로 제거하여 기판의 오염 및 손상을 최소화할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to minimize contamination and damage to the substrate by effectively removing foreign substances existing in the carrier head before the substrate is loaded into the carrier head.
또한, 본 발명은 세정 유닛의 구조를 간소화할 수 있으며, 로딩 유닛의 주변에 마련된 한정된 공간에서의 공간활용성 및 설계자유도를 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to simplify the structure of the cleaning unit, and to increase space utilization and design freedom in a limited space provided around the loading unit.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기판 처리 시스템은, 외부로부터 공압이 전달되는 공압 포트와, 공압 포트에 전달된 공압을 회전 구동력으로 변환하는 동력변환부와, 동력변환부에 의해 회전하는 캐리어 헤드를 포함하며, 기판을 탑재한 상태로 화학 기계적 연마 공정을 행하는 캐리어 유닛과; 캐리어 헤드가 공압에 의해 회전하는 동안 캐리어 헤드를 세정하는 세정 유닛을; 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above-described objects, the substrate processing system includes a pneumatic port to which pneumatic pressure is transmitted from the outside, and a power conversion unit for converting the pneumatic pressure transmitted to the pneumatic port into rotational driving force; , a carrier unit including a carrier head rotated by a power conversion unit, and performing a chemical mechanical polishing process with a substrate mounted thereon; a cleaning unit for cleaning the carrier head while the carrier head is rotated by pneumatic pressure; include
이는 캐리어 헤드를 세정하는 세정 유닛의 구조 및 사이즈를 간소화하면서 캐리어 헤드의 세정 효과를 높이기 위함이다.This is to increase the cleaning effect of the carrier head while simplifying the structure and size of the cleaning unit for cleaning the carrier head.
특히, 캐리어 유닛이 로딩 영역에 거치된 기판(연마 공정이 행해질 기판)을 로딩하기 전에 캐리어 유닛의 로딩면(캐리어 헤드의 저면)이 세정 유닛에 의해 미리 세정될 수 있게 하되, 세정 유닛을 회전시키기 않고 캐리어 헤드를 회전시키면서 캐리어 헤드의 세정이 행해지도록 하는 것에 의하여, 세정 유닛의 구조를 간소화할 수 있으며, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In particular, before the carrier unit loads a substrate mounted on the loading area (a substrate to be subjected to a polishing process), the loading surface (the bottom surface of the carrier head) of the carrier unit can be pre-cleaned by the cleaning unit, but by rotating the cleaning unit By allowing the carrier head to be cleaned while rotating the carrier head without it, the structure of the cleaning unit can be simplified, and advantageous effects of improving space utilization and design freedom can be obtained.
즉, 캐리어 헤드의 로딩면에 잔류된 이물질을 효과적으로 제거하기 위해서는, 세정 유체가 분사되는 세정 유닛에 대해 캐리어 헤드가 회전하는 상태로 캐리어 헤드의 세정이 행해질 수 있어야 한다. 그러나, 기존에는 캐리어 헤드가 로딩 영역의 상부 위치에 배치된 상태에서, 캐리어 헤드에는 기판을 흡착하기 위한 공압만이 공급될 수 있고, 캐리어 헤드의 회전에 필요한 회전 구동력이 공급될 수 없다. 다시 말해서, 로딩 영역에서는 캐리어 헤드가 회전할 수 없다. 따라서, 기존에는 세정 유닛에 별도의 회전 장치(예를 들어, 모터 또는 회전력 전달 벨트)를 마련하고, 캐리어 헤드의 회전이 정지된 상태에서 세정 유닛을 회전시키면서 캐리어 헤드의 세정이 행해지도록 하였다. 이와 같이, 기존에는 세정 유닛에 별도의 회전 장치를 마련해야 하기 때문에, 불가피하게 세정 유닛의 사이즈가 커지고, 공간활용성 및 설계자유도가 저하되는 문제점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 캐리어 헤드가 로딩 영역(또는 언로딩 영역)의 상부 위치에 배치된 상태에서, 캐리어 헤드에 공급되는 공압을 이용하여, 캐리어 헤드가 회전하도록 하는 것에 의하여, 세정 유닛의 구조를 간소화하고, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.That is, in order to effectively remove foreign substances remaining on the loading surface of the carrier head, the carrier head must be cleaned while the carrier head is rotated with respect to the cleaning unit to which the cleaning fluid is sprayed. However, in the prior art, in a state in which the carrier head is disposed at an upper position of the loading area, only pneumatic pressure for adsorbing the substrate may be supplied to the carrier head, and a rotational driving force necessary for rotation of the carrier head may not be supplied. In other words, the carrier head cannot rotate in the loading area. Therefore, conventionally, a separate rotating device (eg, a motor or a rotational force transmission belt) is provided in the washing unit, and the carrier head is cleaned while the washing unit is rotated in a state in which the carrier head is stopped. As described above, since a separate rotating device must be provided in the conventional cleaning unit, the size of the cleaning unit is inevitably increased, and there is a problem in that space utilization and design freedom are reduced. However, in the present invention, in a state in which the carrier head is disposed at an upper position of the loading area (or unloading area), the structure of the cleaning unit is simplified by using the pneumatic pressure supplied to the carrier head to rotate the carrier head. In addition, advantageous effects of improving space utilization and design freedom can be obtained.
다시 말해서, 로딩 유닛에서 캐리어 유닛에 공급되는 공압을 이용하여, 로딩 유닛(또는 언로딩 유닛)에서 캐리어 헤드가 회전하도록 하는 것에 의하여, 세정 유닛에서 세정 유닛을 회전시키기 위한 회전 장치(예를 들어, 모터 또는 회전력 전달 벨트)를 배제할 수 있으므로, 세정 유닛의 사이즈를 작게 형성하는 것이 가능하며, 로딩 영역 근처에서의 공간효율성 및 설계 자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In other words, a rotating device (for example, motor or rotational force transmission belt) can be excluded, so it is possible to make the size of the cleaning unit small, and advantageous effects of improving space efficiency and design freedom in the vicinity of the loading area can be obtained.
더욱이, 기존과 같이 캐리어 헤드가 고정된 상태에서 세정 유닛이 회전하는 구조에서는, 세정 유닛에는 회전 상태에서 세정 유체를 공급하기 위한 로터리 유니언(rotary union) 등이 추가적으로 마련되어야 하기 때문에, 세정 유닛의 구조가 복잡해지고 사이즈가 커지는 문제점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 로터리 유니언과 같이 회전 상태에서 유체를 공급하는 설비를 세정 유닛에서 제거할 수 있으므로, 세정 유닛을 보다 슬림한 사이즈로 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Moreover, in a structure in which the cleaning unit rotates in a state in which the carrier head is fixed as in the prior art, a rotary union for supplying a cleaning fluid in the rotation state must be additionally provided in the cleaning unit, so the structure of the cleaning unit is complicated and the size increases. However, in the present invention, since a facility for supplying a fluid in a rotating state, such as a rotary union, can be removed from the cleaning unit, it is possible to obtain an advantageous effect of forming the cleaning unit in a slimmer size.
또한, 본 발명에서는 캐리어 헤드의 회전에 필요한 공압을 공급하기 위한 별도의 도킹 유닛을 추가로 마련하지 않고, 로딩 영역에서 기판의 흡착에 필요한 공압을 공급하기 위해 이미 마련된 도킹 유닛을 사용하기 때문에, 전체적인 설비의 구조를 간소화하고 공간활용성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, the present invention does not additionally provide a separate docking unit for supplying air pressure required for rotation of the carrier head, but uses a docking unit already provided for supplying air pressure required for adsorption of the substrate in the loading area. Advantageous effects can be obtained by simplifying the structure of the facility and increasing the space utilization.
또한, 본 발명은 캐리어 헤드가 회전하는 상태에서 캐리어 헤드의 세정이 행해지도록 하는 것에 의하여, 캐리어 헤드의 세정 효과를 높이고, 캐리어 헤드에 잔류되는 이물질을 최소화하여 기판의 오염 및 손상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, the present invention provides an advantageous effect of increasing the cleaning effect of the carrier head and minimizing contamination and damage to the substrate by minimizing foreign substances remaining in the carrier head by allowing the carrier head to be cleaned while the carrier head is rotating. can get
즉, 기존과 같이 캐리어 헤드가 고정된 상태에서 세정 유닛이 회전하는 구조에서는, 고용량의 모터를 장착하여 세정 유닛을 고속으로 회전시키는 것이 가능하지만, 모터의 용량이 커질수록 세정 유닛의 사이즈가 증가하기 때문에, 고용량의 모터를 적용하기 어렵고, 세정 유닛을 고속으로 회전시키기 어려운 문제점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 캐리어 유닛에 공급되는 공압을 이용하여 캐리어 헤드를 고속으로 회전시킬 수 있으므로, 캐리어 헤드의 세정 효과를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.That is, in the structure in which the cleaning unit rotates while the carrier head is fixed as in the prior art, it is possible to rotate the cleaning unit at high speed by mounting a high-capacity motor. However, as the capacity of the motor increases, the size of the cleaning unit increases. Therefore, it is difficult to apply a high-capacity motor, and there are problems in that it is difficult to rotate the cleaning unit at a high speed. However, in the present invention, since the carrier head can be rotated at a high speed using the pneumatic pressure supplied to the carrier unit, an advantageous effect of increasing the cleaning effect of the carrier head can be obtained.
이때, 캐리어 헤드의 세정은 기판이 로딩되는 로딩 영역 또는 기판이 언로딩되는 언로딩 영역에서 행해질 수 있다. 일 예로, 캐리어 헤드는 기판이 로딩되는 로딩 영역에서 공압에 의해 회전하고, 세정유닛은 로딩 영역에서 회전하는 캐리어 헤드를 세정한다. 다른 일예로, 캐리어 헤드는 기판이 언로딩되는 로딩 영역에서 공압에 의해 회전하고, 세정유닛은 언로딩 영역에서 회전하는 캐리어 헤드를 세정한다.In this case, the cleaning of the carrier head may be performed in a loading area in which a substrate is loaded or an unloading area in which a substrate is unloaded. For example, the carrier head is rotated by pneumatic pressure in a loading area where the substrate is loaded, and the cleaning unit cleans the rotating carrier head in the loading area. As another example, the carrier head is rotated by pneumatic pressure in the loading area where the substrate is unloaded, and the cleaning unit cleans the rotating carrier head in the unloading area.
보다 구체적으로, 로딩 영역 또는 언로딩 영역에서 캐리어 유닛에 도킹되며, 캐리어 유닛에 상기 공압을 공급하는 도킹 유닛을 포함한다.More specifically, it is docked to the carrier unit in the loading area or the unloading area, and includes a docking unit for supplying the pneumatic pressure to the carrier unit.
도킹 유닛은 캐리어 유닛에 공압을 공급 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 도킹 유닛은, 캐리어 유닛에 접근 및 이격되는 방향으로 직선 이동 가능하게 마련되는 본체부와, 본체부에 구비되며 공압 포트에 도킹되는 도킹 공압 커넥터를 포함한다.The docking unit may be formed in various structures capable of supplying air pressure to the carrier unit. For example, the docking unit includes a body portion provided to be linearly movable in a direction approaching and spaced from the carrier unit, and a docking pneumatic connector provided in the body portion and docked to a pneumatic port.
이때, 동력변환부로서는 공압을 회전 구동력으로 변환하는 에어 모터가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 동력변환부로서 공압을 회전 구동력으로 변환할 수 있는 여타 다른 변환수단이 사용될 수 있으며, 동력변환부의 종류 및 특성에 따라 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.In this case, as the power conversion unit, an air motor that converts pneumatic pressure into rotational driving force may be used. In some cases, other conversion means capable of converting pneumatic pressure into rotational driving force may be used as the power conversion unit, and the present invention is not limited or limited according to the type and characteristics of the power conversion unit.
보다 구체적으로, 캐리어 유닛은, 캐리어 헤드의 회전축에 결합되는 피동기어와, 피동기어에 치합되는 아이들기어를 포함하고, 에어 모터는 아이들기어에 결합된다.More specifically, the carrier unit includes a driven gear coupled to the rotation shaft of the carrier head, and an idle gear meshed with the driven gear, and the air motor is coupled to the idle gear.
바람직하게, 세정 유닛은, 캐리어 헤드의 하부에서 캐리어 헤드를 세정하는 세정 위치와, 캐리어 헤드의 외측 영역에 배치되는 대기 위치로 이동 가능하게 마련된다. 이와 같이, 세정 유닛이 선택적으로 세정 위치에서 대기 위치로 이동하도록 하는 것에 의하여, 세정 유닛이 세정 위치에 배치된 상태에서는 캐리어 헤드의 로딩면을 세정할 수 있고, 캐리어 헤드에 기판이 로딩되는 동안에는 세정 유닛이 기판의 로딩을 방해하지 않는 대기 위치에 배치될 수 있다.Preferably, the cleaning unit is provided movably to a cleaning position for cleaning the carrier head under the carrier head and a standby position disposed in an outer region of the carrier head. In this way, by allowing the cleaning unit to selectively move from the cleaning position to the standby position, it is possible to clean the loading surface of the carrier head when the cleaning unit is disposed in the cleaning position, and to clean while the substrate is loaded in the carrier head. The unit may be placed in a standby position that does not interfere with the loading of the substrate.
세정 유닛은 캐리어 유닛의 로딩면(캐리어 헤드의 로딩면)을 세정 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 세정 유닛의 구조 및 세정 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 세정 유닛은, 세정 위치와 대기 위치로 이동 가능하게 구비되는 세정 본체부와, 세정 본체부의 상면에 구비되며 캐리어 헤드가 회전하는 동안 캐리어 헤드의 저면에 세정 유체를 분사하는 분사 노즐을 포함한다. 이때, 세정 유체는 액체(예를 들어, 순수)와 기체(예를 들어, 질소) 중 어느 하나 이상을 포함한다.The cleaning unit may be provided in various structures capable of cleaning the loading surface of the carrier unit (the loading surface of the carrier head), and the present invention is not limited or limited by the structure and cleaning method of the cleaning unit. For example, the cleaning unit may include a cleaning body part movable to a cleaning position and a standby position, and a spray nozzle disposed on an upper surface of the cleaning body part and spraying a cleaning fluid to a lower surface of the carrier head while the carrier head rotates. do. In this case, the cleaning fluid includes at least one of a liquid (eg, pure water) and a gas (eg, nitrogen).
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 기판에 대한 화학 기계적 연마 공정을 행하는 캐리어 유닛은, 외부로부터 공압이 전달되는 공압 포트와, 공압 포트에 전달된 공압을 회전 구동력으로 변환하는 동력변환부와, 기판이 탑재되며 동력변환부에 의해 회전하는 캐리어 헤드를 포함한다.According to another preferred aspect of the present invention, a carrier unit for performing a chemical mechanical polishing process on a substrate includes a pneumatic port through which pneumatic pressure is transmitted from the outside, a power conversion unit converting the pneumatic pressure transmitted to the pneumatic port into rotational driving force, and a substrate; It is mounted and includes a carrier head rotated by the power conversion unit.
이와 같이, 캐리어 유닛에 공급되는 공압을 이용하여 캐리어 헤드가 회전하도록 하는 것에 의하여, 캐리어 헤드의 세정 공정시, 세정 유닛을 회전시키기 않고 캐리어 헤드를 회전시키면서 캐리어 헤드의 세정이 행해지도록 할 수 있다. 따라서, 세정 유닛의 구조를 간소화할 수 있으며, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by causing the carrier head to rotate using the pneumatic pressure supplied to the carrier unit, the carrier head can be cleaned while rotating the carrier head without rotating the cleaning unit during the cleaning process of the carrier head. Accordingly, the structure of the cleaning unit can be simplified, and advantageous effects of improving space utilization and design freedom can be obtained.
참고로, 캐리어 헤드의 세정은 기판이 로딩되는 로딩 영역 또는 기판이 언로딩되는 언로딩 영역에서 행해질 수 있다. 일 예로, 캐리어 헤드는, 기판이 로딩되는 로딩 영역에서 공압을 전달받아 회전하고, 로딩 영역에서 캐리어 헤드가 회전하는 동안, 캐리어 헤드의 저면에는 세정 유체가 분사된다. 다른 일 예로, 캐리어 헤드는, 기판이 언로딩되는 언로딩 영역에서 공압을 전달받아 회전하고, 언로딩 영역에서 캐리어 헤드가 회전하는 동안, 캐리어 헤드의 저면에는 세정 유체가 분사된다.For reference, the cleaning of the carrier head may be performed in a loading region in which a substrate is loaded or an unloading region in which a substrate is unloaded. For example, the carrier head rotates by receiving pneumatic pressure in the loading region where the substrate is loaded, and while the carrier head rotates in the loading region, the cleaning fluid is sprayed onto the bottom surface of the carrier head. As another example, the carrier head rotates by receiving pneumatic pressure in an unloading area where the substrate is unloaded, and while the carrier head rotates in the unloading area, a cleaning fluid is sprayed onto a bottom surface of the carrier head.
바람직하게, 동력변환부로서는 공압을 회전 구동력으로 변환하는 에어 모터가 사용된다. 보다 구체적으로, 캐리어 헤드의 회전축에 결합되는 피동기어와, 피동기어에 치합되는 아이들기어를 포함하고, 에어 모터는 아이들기어에 결합된다. 경우에 따라서는, 동력변환부로서 공압을 회전 구동력으로 변환할 수 있는 여타 다른 변환수단이 사용될 수 있으며, 동력변환부의 종류 및 특성에 따라 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Preferably, an air motor for converting pneumatic pressure into rotational driving force is used as the power conversion unit. More specifically, it includes a driven gear coupled to the rotation shaft of the carrier head, and an idle gear meshed with the driven gear, and the air motor is coupled to the idle gear. In some cases, other conversion means capable of converting pneumatic pressure into rotational driving force may be used as the power conversion unit, and the present invention is not limited or limited according to the type and characteristics of the power conversion unit.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 캐리어 유닛을 세정하는 세정 유닛의 구조를 간소화할 수 있으며, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, the structure of the cleaning unit for cleaning the carrier unit can be simplified, and advantageous effects of improving space utilization and design freedom can be obtained.
특히, 본 발명에 따르면, 캐리어 유닛이 로딩 영역에 거치된 기판(연마 공정이 행해질 기판)을 로딩하기 전에 캐리어 유닛의 로딩면(캐리어 헤드의 저면)이 세정 유닛에 의해 미리 세정될 수 있게 하되, 세정 유닛을 회전시키기 않고 캐리어 헤드를 회전시키면서 캐리어 헤드의 세정이 행해지도록 하는 것에 의하여, 세정 유닛의 구조를 간소화할 수 있으며, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In particular, according to the present invention, the loading surface (the bottom surface of the carrier head) of the carrier unit can be cleaned in advance by the cleaning unit before the carrier unit loads the substrate mounted on the loading area (the substrate on which the polishing process is to be performed), By allowing the carrier head to be cleaned while the carrier head is rotated without rotating the cleaning unit, the structure of the cleaning unit can be simplified, and advantageous effects of improving space utilization and design freedom can be obtained.
즉, 본 발명에 따르면, 로딩 유닛에서 캐리어 유닛에 공급되는 공압을 이용하여, 로딩 유닛(또는 언로딩 유닛)에서 캐리어 헤드가 회전하도록 하는 것에 의하여, 세정 유닛에서 세정 유닛을 회전시키기 위한 회전 장치(예를 들어, 모터 또는 회전력 전달 벨트)를 배제할 수 있으므로, 세정 유닛의 사이즈를 작게 형성하는 것이 가능하며, 로딩 영역 근처에서의 공간효율성 및 설계 자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.That is, according to the present invention, a rotating device ( For example, a motor or rotational force transmission belt) can be excluded, so it is possible to make the size of the cleaning unit small, and advantageous effects of improving space efficiency and design freedom near the loading area can be obtained.
또한, 본 발명에 따르면, 로터리 유니언과 같이 회전 상태에서 유체를 공급하는 설비를 세정 유닛에서 제거할 수 있으므로, 세정 유닛을 보다 슬림한 사이즈로 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, since a facility for supplying a fluid in a rotating state, such as a rotary union, can be removed from the cleaning unit, it is possible to obtain an advantageous effect of forming the cleaning unit in a slimmer size.
또한, 본 발명에 따르면, 캐리어 헤드의 회전에 필요한 공압을 공급하기 위한 별도의 도킹 유닛을 추가로 마련하지 않고, 로딩 영역에서 기판의 흡착에 필요한 공압을 공급하기 위해 이미 마련된 도킹 유닛을 사용하기 때문에, 전체적인 설비의 구조를 간소화하고 공간활용성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, there is no need to additionally provide a separate docking unit for supplying the pneumatic pressure required for the rotation of the carrier head, since the docking unit already provided for supplying the pneumatic pressure required for adsorption of the substrate in the loading area is used. , it is possible to obtain the advantageous effect of simplifying the structure of the overall facility and increasing the space utilization.
또한, 본 발명에 따르면, 캐리어 헤드가 고속 회전하는 상태에서 캐리어 헤드의 세정이 행해지도록 하는 것에 의하여, 캐리어 헤드의 세정 효과를 높이고, 캐리어 헤드에 잔류되는 이물질을 최소화하여 기판의 오염 및 손상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, the cleaning effect of the carrier head is increased by cleaning the carrier head while the carrier head is rotated at high speed, and foreign substances remaining in the carrier head are minimized to minimize contamination and damage to the substrate. advantageous effect can be obtained.
도 1은 종래 화학 기계적 연마 장비의 구성을 도시한 도면,
도 2는 종래 화학 기계적 연마 장비의 세정 유닛을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 시스템의 캐리어 유닛을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 캐리어 유닛과 도킹 유닛을 설명하기 위한 측면도,
도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 캐리어 유닛과 도킹 유닛의 도킹 상태를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 세정 유닛에 의한 캐리어 유닛의 세정 과정을 설명하기 위한 도면,
도 8은 도 7의 'A'부분의 확대도이다.1 is a view showing the configuration of a conventional chemical mechanical polishing equipment;
2 is a view for explaining a cleaning unit of a conventional chemical mechanical polishing equipment;
3 is a view for explaining a substrate processing system according to the present invention;
4 is a view for explaining a carrier unit of the substrate processing system according to the present invention;
5 is a side view illustrating a substrate processing system according to the present invention, a carrier unit and a docking unit;
6 is a view for explaining a docking state of a substrate processing system according to the present invention, the carrier unit and the docking unit;
7 is a view for explaining a cleaning process of a carrier unit by a cleaning unit in a substrate processing system according to the present invention;
FIG. 8 is an enlarged view of part 'A' of FIG. 7 .
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. For reference, the same numbers in this description refer to substantially the same elements, and may be described by citing the contents described in other drawings under these rules, and the contents determined to be obvious to those skilled in the art or repeated may be omitted.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 시스템의 캐리어 유닛을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 캐리어 유닛과 도킹 유닛을 설명하기 위한 측면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 캐리어 유닛과 도킹 유닛의 도킹 상태를 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 시스템으로서, 세정 유닛에 의한 캐리어 유닛의 세정 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7의 'A'부분의 확대도이다.FIG. 3 is a view for explaining a substrate processing system according to the present invention, and FIG. 4 is a view for explaining a carrier unit of the substrate processing system according to the present invention. In addition, Figure 5 is a substrate processing system according to the present invention, a side view for explaining a carrier unit and a docking unit, Figure 6 is a substrate processing system according to the present invention, for explaining the docking state of the carrier unit and the docking unit It is a drawing. 7 is a view for explaining a cleaning process of a carrier unit by a cleaning unit as a substrate processing system according to the present invention, and FIG. 8 is an enlarged view of part 'A' of FIG. 7 .
도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 시스템(1)은, 외부로부터 공압이 전달되는 공압 포트(210)와, 공압 포트(210)에 전달된 공압을 회전 구동력으로 변환하는 동력변환부(230)와, 동력변환부(230)에 의해 회전하는 캐리어 헤드(240)를 포함하며, 기판(10)을 탑재한 상태로 화학 기계적 연마 공정을 행하는 캐리어 유닛(200)과; 캐리어 헤드(240)가 공압에 의해 회전하는 동안 캐리어 헤드(240)를 세정하는 세정 유닛(180)을; 포함한다.3 to 8 , the
참고로, 캐리어 유닛(200)은 기판(10)에 대한 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 연마 파트에 마련된다. 연마 파트(100)는 화학 기계적 연마 공정을 수행 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 연마 파트(100)의 구조 및 레이아웃(lay out)에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.For reference, the
또한, 본 발명에서 기판(10)이라 함은 연마패드(110) 상에 연마될 수 있는 연마대상물로 이해될 수 있으며, 기판(10)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기판(10)으로서는 웨이퍼가 사용될 수 있다.In addition, in the present invention, the
연마 파트(100)에는 복수개의 연마 정반(110,110',111,111')이 제공될 수 있고, 각 연마 정반(110,110',111,111')의 상면에는 연마 패드가 부착될 수 있다. 연마 파트(100)의 영역 상에 제공되는 로딩 유닛에 공급된 기판(10)은 미리 설정된 경로를 따라 이동하는 캐리어 유닛(200)에 밀착된 상태로 슬러리가 공급되는 연마 패드의 상면에 회전 접촉됨으로써 화학 기계적 연마 공정이 수행될 수 있다.A plurality of polishing
캐리어 유닛(200)은 로딩부(미도시)로부터 기판(10)을 탑재한 상태로 기판(10)을 연마패드(110)에 가압하면서 화학 기계적 연마 공정을 행하도록 마련된다.The
캐리어 유닛(200)은 연마 파트(100) 영역 상에서 기설정된 순환 경로를 따라 이동하도록 구성되며, 로딩 유닛에 공급된 기판(10)(이하 기판의 로딩 위치에 공급된 기판이라 함)은 캐리어 유닛(200)에 밀착된 상태로 캐리어 유닛(200)에 의해 이송된다. 이하에서는 캐리어 유닛(200)이 로딩 유닛에서부터 시작하여 연마정반(110)을 거쳐 대략 사각형 형태의 순환 경로로 이동하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.The
일 예로, 연마 파트(100)는, 제1연마정반(110)과 제2연마정반(110')이 배치된 제1연마영역(101)과, 제1연마영역(101)을 마주하며 제1연마정반(111)과 제2연마정반(111')이 배치된 제2연마영역(102)을 포함하고, 로딩 영역(P2)에 로딩된 기판(10)은 제1연마영역(101) 또는 제2연마영역(102)에서 연마된 후, 캐리어 유닛(200)에 의해 이송되어 언로딩 영역(P1)에 언로딩된다.For example, the
보다 구체적으로, 캐리어 유닛(200)은, 외부로부터 공압이 전달되는 공압 포트(210)와, 공압 포트(210)에 전달된 공압을 회전 구동력으로 변환하는 동력변환부(230)와, 기판(10)이 탑재되며 동력변환부(230)에 의해 회전하는 캐리어 헤드(240)를 포함한다.More specifically, the
참고로, 캐리어 헤드(240)는 케이싱(201)의 하부에 회전 가능하게 장착되고, 공압 포트(210)와 동력변환부(230)는 케이싱(201) 상에 마련된다.For reference, the
케이싱(201)은 내부에 소정 공간을 갖도록 형성되며, 연마 공정이 행해지는 이동 경로를 따라 배치된 가이드레일(G)을 따라 이동 가능하게 마련된다.The
케이싱(201)의 양측면에는 가이드레일(G)을 타고 요동없이 이동할 수 있도록 상부 가이드롤러(212)와 하부 가이드롤러(212)가 회전 가능하게 장착된다. 참고로, 케이싱(201)의 이동 경로(가이드레일의 배치 구조)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 케이싱(201)의 구조 및 형상에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.An upper guide roller 212 and a lower guide roller 212 are rotatably mounted on both sides of the
케이싱(201)의 상부에는 N극 영구자석(미도시)과 S극 영구자석(미도시)이 교대로 배열되며, 내부에는 구동 모터나 공압 공급 장치가 구비되지 않는 무동력 상태로 구성된다. 이에 따라, 연마정반(100)의 상측에 형성된 프레임(미도시)에 설치된 코일(260)에 인가되는 전원의 전류 방향을 제어하는 것에 의하여, 리니어 모터의 원리로 가이드레일(G)을 따라 이동한다. An N pole permanent magnet (not shown) and an S pole permanent magnet (not shown) are alternately arranged on the upper portion of the
케이싱(201)의 외측면에는 도킹 유닛(270)의 도킹 공압 커넥터(274)가 결합되는 공압 포트(210)가 형성되고, 도킹 유닛(270)이 캐리어 유닛(200)으로 근접하여 도킹되면, 도킹 유닛(270)의 도킹 공압 커넥터(274)가 공압 포트(210)에 끼워지면서, 공압 포트(210)에 공압이 전달된다.On the outer surface of the
참고로, 공압 포트(210)에 공급되는 공압은, 공압 포트(210)로부터 연장되는 공압 공급로(210a)를 통해 동력변환부(230)로 전달되어, 캐리어 헤드(240)의 세정 공정시에 캐리어 헤드(240)를 회전시키기 위해 사용된다. 반면, 기판(10)의 연마 공정시에는, 공압 포트(210)에 공급되는 공압을 이용하여 기판(10)을 하방으로 가압할 수 있다.For reference, the pneumatic pressure supplied to the
동력변환부(230)는 도킹 유닛(270)으로부터 공압 포트(210)로 공급된 공압을 회전 구동력으로 변환하기 위해 마련된다.The
여기서, 동력변환부(230)가 공압을 회전 구동력으로 변환한다 함은, 동력변환부(230)가 공압 포트(210)로 공급된 공압을 캐리어 헤드(240)를 회전시키기 위한 구동력으로 변환하는 것으로 정의된다.Here, the
동력변환부(230)로서는 공압을 회전 구동력을 변환 가능한 통상의 변환 수단이 사용될 수 있다. 일 예로, 동력변환부(230)로서는 공압을 회전 구동력으로 변환하는 에어 모터가 사용될 수 있다. 참고로, 에어 모터라 함은, 전기를 사용하지 않고, 에어의 힘으로 회전하는 베인(날개) 등을 이용하여 모터의 축을 회전시키는 모터로 정의된다.As the
경우에 따라서는 동력변환부로서 공압을 회전 구동력으로 변환할 수 있는 여타 다른 변환수단이 사용될 수 있으며, 동력변환부의 종류 및 특성에 따라 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.In some cases, other conversion means capable of converting pneumatic pressure into rotational driving force may be used as the power conversion unit, and the present invention is not limited or limited according to the type and characteristics of the power conversion unit.
캐리어 헤드(240)는 기판(10)을 가압 가능한 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 캐리어 헤드(240)는, 회전축(미도시)과 연결되어 회전하는 본체(미도시)와 본체와 연결되어 함께 회전하는 베이스(미도시)를 포함하는 캐리어 헤드(240) 본체(미도시)와, 베이스에 고정되어 베이스와의 사이에 압력 챔버를 형성하고 탄성 가요성 소재로 형성되는 멤브레인(미도시)과, 압력 챔버에 공압을 공급하여 압력을 조절하는 압력 제어부(미도시)와, 멤브레인의 둘레를 감싸고 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드와 접촉하는 리테이너 링(미도시)을 포함한다.The
아울러, 캐리어 헤드(240)는 동력변환부(230)에 의해 변환된 회전 구동력에 회전하도록 구성된다. 보다 구체적으로, 캐리어 유닛(200)은, 캐리어 헤드(240)의 회전축에 결합되는 피동기어(도 8의 208)와, 피동기어(208)에 치합되는 아이들기어(230)를 포함하고, 동력변환부(에어 모터)(230)는 아이들기어(230)에 결합된다. 이와 같이, 에어 모터에 의해 아이들기어(230)가 회전함에 따라, 아이들기어(230)에 치합된 피동기어(208)가 회전함으로써, 캐리어 헤드(240)가 회전하게 된다.In addition, the
도킹 유닛(270)은 캐리어 유닛(200)의 외측에서 캐리어 유닛(200)에 도킹되며, 캐리어 유닛(200)에 공압을 공급하도록 마련된다.The
즉, 캐리어 유닛(200)의 내부에는 공압을 발생시키는 구동원이 구비되지 않으므로, 동력변환부(230)를 작동시키기 위해서는 도킹 유닛(270)으로부터 공압을 공급받아야 한다.That is, since a driving source for generating pneumatic pressure is not provided inside the
일 예로, 도킹 유닛(270)은, 연마 공정이 행해질 기판(10)이 로딩되는 로딩 영역(P2)에서 캐리어 유닛(200)에 도킹될 수 있으며, 캐리어 유닛(200)이 로딩 영역(P2)에 배치된 상태에서 캐리어 유닛(200)에 공압이 전달됨에 따라, 캐리어 헤드(240)는 공압에 의해 회전할 수 있게 된다.For example, the
여기서, 로딩 영역(P2)이라 함은, 로딩 유닛에 거치된 기판(연마 공정이 행해질 기판)을 캐리어 유닛(200)이 로딩하는 위치로 정의된다.Here, the loading area P2 is defined as a position at which the
다른 일 예로, 도킹 유닛(270)은, 연마 공정이 완료된 기판이 언로딩되는 언로딩 영역(P1)에서 캐리어 유닛(200)에 도킹될 수 있으며, 캐리어 유닛(200)이 언로딩 영역(P1)에 배치된 상태에서 캐리어 유닛(200)에 공압이 전달됨에 따라, 캐리어 헤드(240)는 공압에 의해 회전할 수 있게 된다.As another example, the
여기서, 언로딩 영역(P1)이라 함은, 캐리어 유닛(200)이 연마가 완료된 기판을 언로딩 유닛에 언로딩시키는 위치로 정의된다.Here, the unloading area P1 is defined as a position where the
보다 구체적으로, 도킹 유닛(270)은, 캐리어 유닛(200)에 접근 및 이격되는 방향으로 직선 이동 가능하게 마련되는 본체부(272)와, 본체부(272)에 구비되며 공압 포트(210)에 도킹되는 도킹 공압 커넥터(274)를 포함하고, 도킹 공압 커넥터(274)가 공압 포트(210)에 결합됨에 따라 도킹 유닛(270)으로부터 캐리어 유닛(200)으로 공압이 공급된다.More specifically, the
한편, 캐리어 유닛(200)이 연마정반(110,110',111,111')의 상측에 위치하면, 기판을 연마시키기 위한 작동력을 공급하는 연마 도킹 유닛(미도시)이 캐리어 유닛(200)에 도킹될 수 있다. 여기서, 기판을 연마시키기 위한 작동력이라 함은, 캐리어 헤드(240)를 회전시키기 위한 회전 구동력과, 기판을 하방으로 가압하기 위한 공압을 포함하는 것으로 정의된다.On the other hand, when the
이를 위해, 케이싱(201)의 측면에는, 연마 도킹 유닛으로부터 회전 구동력을 전달받기 위하여 내주면에 N극과 S극의 영구 자석이 교대로 배열되는 자기 커플러(미도시)가 형성되고, 연마 도킹 유닛의 구동축의 외주면에도 원주 방향을 따라 N극과 S극의 영구 자석이 교대로 배열되어, 연마 도킹 유닛의 구동축이 자기 커플러에 접근하여 삽입된 상태로 회전하면, 자기 커플러에 회전 구동력이 전달되어 회전 구동된다. 따라서, 자기 커플러와 연동하여 회전하는 회전축(미도시)이 함께 회전하며, 회전축의 회전 구동력은 기어 등의 동력 전달 수단에 의하여 수직축(미도시)을 회전 구동시키면서 아이들기어(230)를 거쳐 캐리어 헤드(240)에 전달되어, 연마 공정 중에 기판(10)을 회전 구동시킨다. 또한, 연마 도킹 유닛의 도킹 공압 커넥터(미도시)는 공압 포트(210)에 도킹될 수 있으며, 연마 도킹 유닛으로부터 공압 포트(210)에 공급되는 공압을 이용하여 기판을 하방으로 가압할 수 있다.To this end, on the side of the
세정 유닛(180)은 캐리어 유닛(200)이 로딩 영역(P2)에 거치된 기판(연마 공정이 행해질 기판)을 로딩하기 전에 캐리어 유닛(200)의 로딩면(캐리어 헤드(240)의 저면)을 세정하도록 마련된다.The
즉, 캐리어 헤드(240)의 로딩면(저면)에 이물질이 잔존하게 되면, 캐리어 헤드(240)에 로딩되는 기판이 잔류된 이물질에 의해 오염되거나 손상(예를 들어, 스크래치 발생)될 수 있기 때문에, 캐리어 헤드(240)에 기판이 로딩되기 전에 캐리어 헤드(240)의 로딩면이 미리 세정될 수 있어야 한다. 이를 위해, 세정 유닛(180)은 기판이 로딩되는 로딩 여역에서 캐리어 헤드(240)가 웨이퍼를 로딩하기 전에 캐리어 헤드(240)의 로딩면이 미리 세정될 수 있게 한다.That is, if foreign substances remain on the loading surface (bottom surface) of the
보다 구체적으로, 세정 유닛(180)은 로딩 영역(P2)(또는 언로딩 영역)에서 캐리어 헤드(240)가 공압에 의해(공압을 회전 구동력으로 전환하는 동력변환부(230)에 의해) 회전하는 동안 캐리어 헤드(240)를 세정한다.More specifically, the
바람직하게, 세정 유닛(180)은, 캐리어 헤드(240)의 하부에서 캐리어 헤드(240)를 세정하는 세정 위치와, 캐리어 헤드(240)의 외측 영역에 배치되는 대기 위치로 이동 가능하게 마련된다. 이와 같이, 세정 유닛(180)이 선택적으로 세정 위치에서 대기 위치로 이동하도록 하는 것에 의하여, 세정 유닛(180)이 세정 위치에 배치된 상태에서는 캐리어 헤드(240)의 로딩면을 세정할 수 있고, 캐리어 헤드(240)에 기판이 로딩되는 동안에는 세정 유닛(180)이 기판의 로딩을 방해하지 않는 대기 위치에 배치될 수 있다.Preferably, the
세정 유닛(180)은 캐리어 유닛(200)의 로딩면(캐리어 헤드의 로딩면)을 세정 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 세정 유닛(180)의 구조 및 세정 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 세정 유닛(180)은, 세정 위치와 대기 위치로 이동 가능하게 구비되는 세정 본체부(182)와, 세정 본체부(182)의 상면에 구비되며 캐리어 헤드(240)가 회전하는 동안 캐리어 헤드(240)의 저면에 세정 유체를 분사하는 분사 노즐(184)을 포함한다.The
이때, 분사 노즐(184)에서 분사되는 세정 유체로서는, 액체(예를 들어, 순수)와 기체(예를 들어, 질소) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In this case, the cleaning fluid sprayed from the
바람직하게, 세정 본체부(182)의 상면에 세정 본체부(182)의 직경 방향(기판의 직경 방향)을 따라 균일한 간격으로 이격되게 복수개의 분사 노즐(184)을 마련하는 것에 의하여, 회전하는 캐리어 헤드(240)의 저면 전체를 균일하게 세정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 경우에 따라서는 분사 노즐이 세정 본체부의 서로 다른 원주상에서 세정 본체부의 원주 방향(기판의 원주 방향)을 따라 균일한 간격으로 이격되게 형성하는 것도 가능하다.Preferably, by providing a plurality of
다시 도 3을 참조하면, 세정 파트(300)는 연마 파트(100)의 인접한 측부에 제공되며, 언로딩 영역(P1)에 언로딩된 기판(10)의 표면에 잔류하는 이물질을 세정하기 위해 마련된다.Referring back to FIG. 3 , the
참고로, 본 발명에서 세정 파트(300)에서 진행되는 기판(10)의 세정이라 함은, 연마 공정이 완료된 후 기판(10)의 표면(특히, 기판의 연마면, 기판의 비연마면도 세정 가능)에 잔류하는 이물질을 최대한 세정하기 위한 공정으로 이해될 수 있다.For reference, in the present invention, the cleaning of the
세정 파트(300)는 여러 단계의 세정 및 건조 공정을 수행 가능한 구조로 제공될 수 있으며, 세정 파트(300)를 구성하는 세정 스테이션의 구조 및 레이아웃에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The
바람직하게, 세정 파트(300)는 기판(10)의 표면에 잔류하는 유기물 및 여타 다른 이물질을 제거하기 위한 세정을 효과적으로 수행할 수 있도록, 기판(10)의 표면에 물리적으로 접촉되며 세정을 수행하는 접촉식 세정유닛(400)과, 기판(10)의 표면에 물리적으로 비접촉되며 세정을 수행하는 비접촉식 세정유닛(500)을 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 세정 파트가 접촉식 세정유닛 및 비접촉식 세정유닛 중 어느 하나만을 포함하여 구성되는 것도 가능하다.Preferably, the
접촉식 세정유닛(400)은 기판(10)의 표면에 물리적으로 접촉되며 세정을 수행 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 이하에서는 접촉식 세정유닛(400)이 제1접촉식 세정유닛(402) 및 제2접촉식 세정유닛(404)을 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다.The
일 예로, 제1접촉식 세정유닛(402) 및 제2접촉식 세정유닛(404)은 기판(10)의 표면에 회전하며 접촉되는 세정 브러쉬를 포함하여 구성될 수 있다.For example, the first
연마 공정이 완료된 기판(10)은 통상의 스핀들(미도시)에 의해 회전하는 상태에서 회전하는 한 쌍의 세정 브러쉬에 의해 세정될 수 있다. 경우에 따라서는 기판이 회전하지 않고 고정된 상태로 세정 브러쉬에 의해 세정되도록 구성하는 것도 가능하다. 다르게는 기판의 하나의 판면(예를 들어, 연마면)에 대해서만 단 하나의 세정 브러쉬가 세정을 수행하는 것이 가능하다.The
또한, 세정 브러쉬에 의한 세정이 수행되는 동안에는 세정 브러쉬(410)와 기판(10)의 마찰 접촉에 의한 세정 효과를 높일 수 있도록, 세정 브러쉬가 기판(10)에 접촉하는 동안 세정 브러쉬와 기판(10)의 접촉 부위에 케미컬(예를 들어, SC1, 불산)을 공급하는 것도 가능하다.In addition, while the cleaning brush is in contact with the
비접촉식 세정유닛(500)은 기판(10)의 표면에 물리적으로 비접촉(non-contact)되며 세정을 수행 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 이하에서는 비접촉식 세정유닛(500)이 제1비접촉식 세정유닛(502) 및 제2비접촉식 세정유닛(504)을 포함하여 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 비접촉식 세정유닛이 단 하나의 세정유닛만으로 구성되는 것도 가능하다.The
비접촉식 세정유닛(500)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 세정을 수행하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 비접촉식 세정유닛(500)은, 기판(10)의 표면에 케미컬, 순수(DIW), 스팀, 이종 유체 등과 같은 세정 유체를 분사하거나, 기판(10)의 표면에 진동 에너지(메가소닉)를 공급하거나, 기판(10)의 표면에 이소프로필 알콜(IPA)을 분사하는 것에 의하여 세정을 수행할 수 있다.The
한편, 본 발명의 실시예에서는 세정 파트의 각 세정유닛(비접촉식 세정유닛 또는 접촉식 세정유닛)이 단일층 상에 배열된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 세정 파트의 각 세정유닛이 상하 방향을 따라 적층되게 다층 구조로 제공되는 것이 가능하다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, each cleaning unit (non-contact cleaning unit or contact cleaning unit) of the cleaning part is described as an example arranged on a single layer, but in some cases, each cleaning unit of the cleaning part is It is possible to be provided in a multi-layered structure so as to be stacked along the direction.
또한, 세정 파트(300)의 인접한 측부에는 기판(10) 반입출 파트(Equipment Front End Module; EFEM)가 구비되며, 처리(연마 및 세정)될 기판(10)과 처리 완료된 기판(10)은 기판(10) 반입출 파트를 통해 반입되거나 반출된다.In addition, an equipment front end module (EFEM) is provided on an adjacent side of the
일 예로, 기판(10)은 풉(front opening unified pod; FOUP)에 적재된 상태로 기판(10) 반입출 파트에 반입되거나, 기판(10) 반입출 파트로부터 반출될 수 있다. 경우에 따라서는 풉 대신 여타 다른 보관 용기를 이용하여 기판이 반입출되는 것이 가능하며, 기판의 반입출 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.For example, the
이와 같이, 본 발명은 캐리어 유닛(200)이 로딩 영역(P2)에 거치된 기판(연마 공정이 행해질 기판)을 로딩하기 전에 캐리어 유닛(200)의 로딩면(캐리어 헤드(240)의 저면)이 세정 유닛(180)에 의해 미리 세정될 수 있게 하되, 세정 유닛(180)을 회전시키기 않고 캐리어 헤드(240)를 회전시키면서 캐리어 헤드(240)의 세정이 행해지도록 하는 것에 의하여, 세정 유닛(180)의 구조를 간소화할 수 있으며, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, in the present invention, the loading surface of the carrier unit 200 (the bottom surface of the carrier head 240) before the
즉, 캐리어 헤드(240)의 로딩면에 잔류된 이물질을 효과적으로 제거하기 위해서는, 세정 유체가 분사되는 세정 유닛(180)에 대해 캐리어 헤드(240)가 회전하는 상태로 캐리어 헤드(240)의 세정이 행해질 수 있어야 한다.That is, in order to effectively remove foreign substances remaining on the loading surface of the
그러나, 기존에는 캐리어 헤드(240)가 로딩 영역(P2)의 상부 위치에 배치된 상태에서, 캐리어 헤드(240)에는 기판을 흡착하기 위한 공압만이 공급될 수 있고, 캐리어 헤드(240)의 회전에 필요한 회전 구동력이 공급될 수 없다. 다시 말해서, 로딩 영역(P2)에서는 캐리어 헤드(240)가 회전할 수 없다. 따라서, 기존에는 세정 유닛(180)에 별도의 회전 장치(예를 들어, 모터 또는 회전력 전달 벨트)를 마련하고, 캐리어 헤드(240)의 회전이 정지된 상태에서 세정 유닛(180)을 회전시키면서 캐리어 헤드(240)의 세정이 행해지도록 하였다. 이와 같이, 기존에는 세정 유닛(180)에 별도의 회전 장치를 마련해야 하기 때문에, 불가피하게 세정 유닛(180)의 사이즈가 커지고, 공간활용성 및 설계자유도가 저하되는 문제점이 있다.However, in the prior art, in a state in which the
하지만, 본 발명에서는 캐리어 헤드(240)가 로딩 영역(P2)(또는 언로딩 영역)의 상부 위치에 배치된 상태에서, 캐리어 헤드(240)에 공급되는 공압을 이용하여, 캐리어 헤드(240)가 회전하도록 하는 것에 의하여, 세정 유닛(180)의 구조를 간소화하고, 공간활용성 및 설계자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.However, in the present invention, in a state in which the
즉, 본 발명에서는 로딩 유닛에서 캐리어 유닛(200)에 공급되는 공압을 이용하여, 로딩 유닛(또는 언로딩 유닛)에서 캐리어 헤드(240)가 회전하도록 하는 것에 의하여, 세정 유닛(180)에서 세정 유닛(180)을 회전시키기 위한 회전 장치(예를 들어, 모터 또는 회전력 전달 벨트)를 배제할 수 있으므로, 세정 유닛(180)의 사이즈(T2)를 작게 형성하는 것이 가능하며, 로딩 영역(P2) 근처에서의 공간효율성 및 설계 자유도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.That is, in the present invention, by using the pneumatic pressure supplied to the
더욱이, 기존과 같이 캐리어 헤드(240)가 고정된 상태에서 세정 유닛(180)이 회전하는 구조에서는, 세정 유닛(180)에는 회전 상태에서 세정 유체를 공급하기 위한 로터리 유니언(rotary union) 등이 추가적으로 마련되어야 하기 때문에, 세정 유닛(180)의 구조가 복잡해지고 사이즈가 커지는 문제점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 로터리 유니언과 같이 회전 상태에서 유체를 공급하는 설비를 세정 유닛(180)에서 제거할 수 있으므로, 세정 유닛(180)을 보다 슬림한 사이즈로 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Moreover, in the structure in which the
또한, 본 발명에서는 캐리어 헤드(240)의 회전에 필요한 공압을 공급하기 위한 별도의 도킹 유닛(270)을 추가로 마련하지 않고, 로딩 영역(P2)에서 기판의 흡착에 필요한 공압을 공급하기 위해 이미 마련된 도킹 유닛(270)을 사용하기 때문에, 전체적인 설비의 구조를 간소화하고 공간활용성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, in the present invention, without additionally providing a
또한, 본 발명은 캐리어 헤드(240)가 회전하는 상태에서 캐리어 헤드(240)의 세정이 행해지도록 하는 것에 의하여, 캐리어 헤드(240)의 세정 효과를 높이고, 캐리어 헤드(240)에 잔류되는 이물질을 최소화하여 기판의 오염 및 손상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, the cleaning effect of the
즉, 기존과 같이 캐리어 헤드(240)가 고정된 상태에서 세정 유닛(180)이 회전하는 구조에서는, 고용량의 모터를 장착하여 세정 유닛(180)을 고속으로 회전시키는 것이 가능하지만, 모터의 용량이 커질수록 세정 유닛(180)의 사이즈가 증가하기 때문에, 고용량의 모터를 적용하기 어렵고, 세정 유닛(180)을 고속으로 회전시키기 어려운 문제점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 캐리어 유닛(200)에 공급되는 공압을 이용하여 캐리어 헤드(240)를 고속으로 회전시킬 수 있으므로, 캐리어 헤드(240)의 세정 효과를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.That is, in the structure in which the
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and modify the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. You will understand that it can be changed.
100 : 연마 파트 200 : 캐리어 유닛
201 : 케이싱 210 : 공압 포트
220 : 동력변환부 230 : 아이들기어
240 : 캐리어 헤드 270 : 도킹 유닛
272 : 본체부 274 : 도킹 공압 커넥터
180 : 세정 유닛 182 : 세정 본체부
184 : 분사 노즐 300 : 세정 파트100: polishing part 200: carrier unit
201
220: power conversion unit 230: idle gear
240: carrier head 270: docking unit
272: main body 274: docking pneumatic connector
180: cleaning unit 182: cleaning body portion
184: spray nozzle 300: cleaning part
Claims (15)
공압 포트에 전달되는 공압을 회전 구동력으로 변환하는 에어 모터로 형성된 동력변환부와, 상기 동력변환부에 의해 회전하는 캐리어 헤드를 포함하고, 상기 순환 경로를 따라 이동하는 상기 캐리어 유닛과;
상기 공압 포트에 도킹되는 도킹 공압 커넥터를 구비하고, 상기 로딩 영역과 상기 언로딩 영역 중 어느 하나 이상에서 상기 캐리어 유닛을 향하여 이동하여 상기 도킹 공압 커넥터가 상기 캐리어 유닛의 공압 포트에 도킹되어 상기 캐리어 유닛에 공압을 공급하는 도킹 유닛을;
상방으로 세정 유체를 분사하는 분사 노즐을 구비하되 상기 분사 노즐을 회전시키는 회전 장치를 구비하지 아니하고, 상기 로딩 영역과 상기 언로딩 영역 중 어느 하나에 위치한 상기 캐리어 헤드가 상기 동력변환부에 의해 회전하는 동안에 상기 분사 노즐이 회전하지 않은 상태로 상기 세정 유체를 상기 캐리어 헤드를 향하여 분사하여 세정하는 세정 유닛을;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
A substrate processing system in which a carrier unit on which the substrate is mounted is cyclically moved along a predetermined circulation path passing through a loading area in which a substrate is loaded, a polishing area in which a polishing process of the substrate is performed, and an unloading area in which the substrate is unloaded As,
The carrier unit including a power conversion unit formed of an air motor that converts the pneumatic pressure transmitted to the pneumatic port into rotational driving force, and a carrier head rotated by the power conversion unit, the carrier unit moving along the circulation path;
and a docking pneumatic connector docked to the pneumatic port, wherein at least one of the loading area and the unloading area is moved toward the carrier unit such that the docking pneumatic connector is docked to the pneumatic port of the carrier unit and the carrier unit docking unit to supply pneumatic to;
It has a spray nozzle that sprays the cleaning fluid upward, but does not include a rotating device for rotating the spray nozzle, and the carrier head located in either one of the loading area and the unloading area is rotated by the power conversion unit. a cleaning unit for cleaning by spraying the cleaning fluid toward the carrier head while the spray nozzle does not rotate;
A substrate processing system comprising:
상기 세정 유닛은, 상기 캐리어 헤드의 하부에서 상기 캐리어 헤드를 세정하는 세정 위치와, 상기 캐리어 헤드의 외측 영역에 배치되는 대기 위치로 이동 가능하게 마련된 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
The method of claim 1,
The cleaning unit is movably provided to a cleaning position for cleaning the carrier head under the carrier head and a standby position disposed in an outer region of the carrier head.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020170058428A KR102368797B1 (en) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | Carrier unit and substrate processing system having the same |
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| KR1020170058428A KR102368797B1 (en) | 2017-05-11 | 2017-05-11 | Carrier unit and substrate processing system having the same |
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| KR20180124243A KR20180124243A (en) | 2018-11-21 |
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Citations (1)
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| JP2011526843A (en) * | 2008-07-01 | 2011-10-20 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Modular baseplate semiconductor polisher architecture |
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Patent Citations (1)
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